Luminescence nanocrystals for solar cell enhancement

Journal of Nanoscience and Nanotechnology

Volumn 10, Issue 3, 2010, Pages 1418-1429

  Liu, Shu Man ^a   Chen, Wei ^b   Wang, Zhan Guo ^a  

^a INSTITUTE OF SEMICONDUCTORS   (China)

^b UNIVERSITY OF TEXAS AT ARLINGTON   (United States)

Author keywords

Luminescence; Nanocrystal; Photon conversion; Solar cells

Indexed keywords

DOWNCONVERSION; NARROW BANDS; PHOTOACTIVE LAYERS; PHOTON CONVERSION; PHOTOVOLTAIC DEVICES; PHOTOVOLTAIC PERFORMANCE; QUANTUM CONFINEMENT EFFECTS; RADIATIVE RECOMBINATION; SEMICONDUCTOR NANOCRYSTALS; SINGLE JUNCTION SOLAR CELLS; SOLAR SPECTRUM; THIN-FILM SOLAR CELLS; THIRD GENERATION; UP-CONVERSION; WET CHEMICAL ROUTE;

CARRIER MOBILITY; LUMINESCENCE; NANOCRYSTALS; PHOTONS; POLYMER FILMS; SOLAR CELLS;

SOLAR POWER GENERATION;

EID: 77954988056     PISSN: 15334880     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jnn.2010.2023     Document Type: Review

References (124)

1. M. A. Green, Third Generation Photovoltaics: Ultra-High Efficiency at Low Cost, Springer, Berlin, Germany (2004).
2. S. C. Lin, Y. L. Lee, C. H. Chang, Y. J. Shen, and Y. M. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 143517 (2007).
3. H. J. Lee, J. H. Yum, H. C. Leventis, S. M. Zakeeruddin, S. A. Haque, P. Chen, S. Seok, M. Gratzel, and M. K. Nazeeruddin, J. Phys. Chem. C 112, 11600 (2008).
4. A. Kongkanand, K. Tvrdy, K. Takechi, M. Kuno, and P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc. 130, 4007 (2008).
5. T. P. Chou, Q. Zhang, G. E. Fryxell, and G. Cao, Adv. Mater. 19, 2588 (2007).
6. W. T. Sun, Y. Yu, H. Y. Pan, X. F. Gao, Q. Chen, and L. M. Peng, J. Am. Chem. Soc. 130, 1124 (2008).
7. P. Yu, K. Zhu, A. G. Norman, S. Ferrere, A. J. Frank, and A. J. Nozik, J. Phys. Chem. B 110, 25451 (2006).
8. K. S. Leschkies, R. Divakar, J. Basu, E. Enache-Pommer, J. E. Boercker, C. B. Carter, U. R. Kortshagen, D. J. Norris, and E. S. Aydil, Nano Lett. 7, 1793 (2007).
9. I. Robel, V. Subramanian, M. Kuno, and P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc. 128, 2385 (2006).
10. G. I. Koleilat, L. Levina, H. Shukla, S. H. Myrskog, S. Hinds, A. G. Pattantyus-Abraham, and E. H. Sargent, ACSNano. 2, 833 (2008).
11. I. Gur, N. A. Fromer, C. P. Chen, A. G. Kanaras, and A. P. Alivisatos, Nano Lett. 7, 409 (2007).
12. I. Gur, N. A. Fromer, and A. P. Alivisatos, J. Phys. Chem. B 110,25543(2006).
13. S. Gunes, K. P. Fritz, H. Neugebauer, N. S. Sariciftci, S. Kumar, and G. D. Scholes, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 420 (2007).
14. D. Aldakov, F. Chandezon, R. De Bettignies, M. Firon, P. Reiss, and A. Pron, Eur. Phys. J. Appl. Phys. 36, 261 (2007).
15. D. C. Olson, J. Piri, R. T. Collins, S. E. Shaheen, and D. S. Ginley, Thin Solid Films 496, 26 (2006).
16. D. C. Olson, Y. J. Lee, M. S. White, N. Kopidakis, S. E. Shaheen, D. S. Ginley, J. A. Voigt, and J. W. P. Hsu, J. Phys. Chem. C 111, 16640(2007).
17. P. Dimitriev, N. A. Ogurtsov, A. A. Pud, P. S. Smertenko, Yu. P. Piryatinski, Yu. V. Noskov, A. S. Kutsenko, and G. S. Shapoval, J. Phys. Chem. C. 112, 14745 (2008).
18. D. Cui, J. Xu, T. Zhu, G. Paradee, and S. Ashok, Appl. Phys. Lett. 88, 183111 (2006).
19. D. Dissanayake, R. A. Hatton, T. Lutz, C. E. Giusca, R. J. Curry, and S. R. P. Silva, Appl. Phys. Lett. 91, 133506 (2007).
20. J. M. Kroon, N. J. Bakker, H. J. P. Smit, P. Liska, K. R. Thampi, P. Wang, S. M. Zakeeruddin, M. Gratzel, A. Hinsch, S. Hore, U. Wurfel, R. Sastrawan, J. R. Durrant, E. Palomares, H. Pettersson, T. Gruszecki, J. Walter, K. Skupien, and G. E. Tulloch, Prog. Photovolt: Res. Appl. 15, 1 (2007).
21. K. Kim, J. Liu, M. A. G. Namboothiry, and D. L. Carrolla, Appl. Phys. Lett. 90, 163511 (2007).
22. J. Y. Kim, K. Lee, N. E. Coates, D. Moses, T. Q. Nguyen, M. Dante, and A. J. Heeger, Science 317, 222 (2007).
23. J. Peet, J. Y. Kim, N. E. Coates, W. L. Ma, D. Moses, A. J. Heeger, and G. C. Bazan, Nat. Mater. 6, 497 (2007).
24. S. Gunes, H. Neugebauer, and N. S. Sariciftci, Chem. Rev. 107, 1324 (2007).
25. A. Pivrikas, N. S. Sariciftci, G. Juska, and R. Osterbacka, Prog. Photovolt: Res. Appl. 15, 677 (2007).
26. M. Campoy-Quiles, T. Ferenczi, T. Agostinelli, P. G. Etchegoin, Y. Kim, T. D. Anthopoulos, P. N. Stavrinou, D. D. C. Bradley, and J. Nelson, Nat. Mater. 7, 158 (2008).
27. W. J. Yoon and P. R. Bergera, Appl. Phys. Lett. 92, 013306 (2008).
28. E. Wang, L. Wang, L. Lan, C. Luo, W. Zhuang, J. Peng, and Y. Cao, Appl. Phys. Lett. 92, 033307 (2008).
29. W. Shockley and H. Queisser, J. Appl. Phys. 32, 510 (1961).
30. F. Auzel, Proc. IEEE 61, 758 (1973).
31. D. Dexter, Phys. Rev. 108, 630 (1957).
32. H. J. Hovel, R. T. Hodgson, and J. M. Woodall, Sol. Energy Mater. 2, 19 (1979).
33. T. Trupke, M. A. Green, and P. Wurfel, J. Appl. Phys. 92, 4117 (2002).
34. T. Trupke, A. Shalava, B. S. Richards, P. Wurfel, and M. A. Green, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90, 3327 (2006).
35. A. Shalav, B. S. Richards, and M. A. Green, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 829 (2007).
36. T. Trupke, M. A. Green, and P. Wurfel, J. Appl. Phys. 92, 1668 (2002).
37. V. Badescu and A. De Vos, J. Appl. Phys. 102, 073102 (2007).
38. V. Badescu, A. De Vos, A. M. Badescu, and A. Szymanska, J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 341 (2007).
39. W. G. J. H. M. van Sark, Thin Solid Films 516, 6808 (2008).
40. A. P. Alivisatos, J. Phys. Chem. 100, 13226 (1996).
41. B. S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90, 2329 (2006).
42. M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, and W. Warta, Prog. Photovolt: Res. Appl. 16, 61 (2008).
43. A. Shalav, B. S. Richards, T. Trupke, K. W. Kramer, and H. U. Gudel, Appl. Phys. Lett. 86, 013505 (2005).
44. B. S. Richards and A. Shalav, IEEE Trans. Electron Dev. 54, 2697 (2005).
45. P. Gibart, F. Auzel, J. C. Guillaume, and K. Zahraman, Jap. J. Appl. Phys. 35, 4401 (1996).
46. B. S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90, 1189 (2006).
47. D. R. Gamelin and H. U. Gudel, Top. Curr. Chem. 214, 1 (2001).
48. M. F. Joubert, Opt. Mater. 11, 181 (1999).
49. J. C. Boyer, L. A. Cuccia, and J. A. Capobianco, Nano Lett. 7, 847 (2007).
50. H. Schafer, P. Ptacek, K. Kompe, and M. Haase, Chem. Mater. 19, 1396 (2007).
51. G. S. Yi and G. M. Chow, Chem. Mater. 19, 341 (2007).
52. J. Zhuang, L. Liang, H. H. Y. Sung, X. Yang, M. Wu, I. D. Williams, S. Feng, and Q. Su, Inorg. Chem. 46, 5404 (2007).
53. O. Ehlert, R. Thomann, M. Darbandi, and T. Nann, ACSNano 2, 120(2008).
54. F. Wang and X. Liu, J. Am. Chem. Soc. 130, 5642 (2008).
55. Z. Li and Y. Zhang, Nanotechnol. 19, 345606 (2008).
56. W. Chen, A. G. Joly, and J. Z. Zhang, Phys. Rev. B 64, 041202 (R) (2001).
57. J. Ouyang, J. A. Ripmeester, X. Wu, D. Kingston, K. Yu, A. G. Joly, and W. Chen, J. Phys. Chem. C 111, 16261 (2007).
58. J. R. Lakowicz, I. Gryczynski, G. Piszczek, and C. J. Murphy, J. Phys. Chem. B 106, 5365 (2002).
59. J. He, G. D. Scholes, Y. L. Qu, and W. Ji, J. Appl. Phys. 104, 023110(2008).
60. G. Joly, W. Chen, D. E. McCready, J. Malm, and J. Bovin, Phys. Rev. B 71, 165304(2005).
61. Y. P. Rakovich, S. A. Filonovich, M. J. Gomes, J. F. Donegan, D. V. Talapin, A. L. Rogach, and A. Eychmuller, Phys. Status Solidi B 229, 449 (2002).
62. Y. P. Rakovich, A. A. Gladyshchuk, K. I. Rusakov, S. A. Filonovich, M. J. Gomes, D. V. Talapin, A. L. Rogach, and A. Eychmuller, J. Appl. Spectrosc. 69, 444 (2002).
63. X. Wang, W. Yu, J. Zhang, J. Aldana, X. Peng, and M. Xiao, Phys. Rev. B68, 125318(2003).
64. W. Chen, A. G. JoIy, and D. E. McCready J. Chem. Phys. 122, 224708 (2005).
65. Z. J. Jakubek, J. deVries, S. Lin, J. Ripmeester, and K. Yu, J. Phys. Chem. C 112, 8153 (2008).
66. A. Yamamoto, T. Sasao, T. Goto, K. Arai, H.-Y. Lee, H. Makino, and T. Yao, Phys. Status Solidi C 1246 (2003).
67. K. I. Rusakov, A. A. Gladyshchuk, and Y. P. Rakovich, Opt. Spectrosc. 94, 921 (2003).
68. Y. P. Rakovich, J. F. Donegan, S. A. Filonovich, M. J. Gomes, D. V. Talapin, A. L. Rogach, and A. Eychmuller, Physica E (Amsterdam) 17, 99 (2003).
69. V. V. Streichuk, M. Y. Valakh, M. V. Vuychik, S. V. Ivanov, P. S. Kop'ev, and T. V. Shubina, Semicond. Phys., Quantum Electron. Optoelectwn. 5, 343 (2002).
70. M. Y. Valakh, N. O. Korsunska, Y. G. Sadofyev, V. V. Streichuk, G. N. Semenova, L. V. Borkovska, V. V. Artamonov, and M. V. Vuychik, Mater. Sci. Eng. B B101, 255 (2003).
71. C. Kammerer, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, and P. Roussignol, Phys. Rev. Lett. 87, 207401 (2001).
72. P. P. Paskov, P. O. Holtz, B. Monemar, J. M. Garcia, W. V. Schoenfeld, and P. M. Petroff, Appl. Phys. Lett. 77, 812 (2000).
73. Z. Chen, H. Chen, H. Hu, M. Yu, F. Li, Q. Zhang, Z. Zhou, T. Yi, and C. Huang, J. Am. Chem. Soc. 130, 3023 (2008).
74. H. X. Mai, Y. W. Zhang, L. D. Sun, and C. H. Yan, J. Phys. Chem. C 111, 13721 (2007).
75. Y. Sun, Y. Chen, L. Tian, Y. Yu, X. Kong, J. Zhao, and H. Zhang, Nanotechnol. 18, 275609 (2007).
76. J. H. Zeng, T. Xie, Z. H. Li, and Y. Li, Cryst. Grow. Design 7, 2774 (2007).
77. P. Ghosh, J. Oliva, E. D. Rosa, K. K. Haldar, D. Solis, and A. Patra, J. Phys. Chem. C 112, 9650 (2008).
78. G. Chen, H. Liu, H. Liang, G. Somesfalean, and Z. Zhang, J. Phys. Chem. C 112, 12030(2008).
79. G. Wang, W. Qin, J. Zhang, J. Zhang,.Y. Wang, C. Cao, L. Wang, G. Wei, P. Zhu, and R. Kim, J. Phys. Chem. C 112, 12161 (2008).
80. D. V. Kozlov and F. N. Castellano, Chem. Comm. 2860 (2004).
81. R. R. Islangulov, D. V. Kozlov, and F. N. Castellano, Chem. Comm. 3776 (2005).
82. W. W. Piper, J. A. DeLuca, and F. S. Ham, J. Lumin. 8, 344 (1974).
83. J. L. Sommerdijk, A. Bril, and A. W. De Jager, J. Lumin. 8, 341 (1974).
84. R. T. Wegh, H. Donker, K. D. Oskam, and A. Meijerink, Science 283, 663 (1999).
85. R. T. Wegh, H. Donker, E. V. D. van Loef, K. D. Oskam, and A. Meijerink, J. Lumin. 87-89, 1017 (2000).
86. K. D. Oskam, R. T. Wegh, H. Donker, E. V. D. van Loef, and A. Meijerink, J. Alloys Comp. 300-301, 421 (2000).
87. C. Feldmann, T. Justei, C. R. Ronda, and D. U. Weichen, J. Lumin. 92, 245 (2001).
88. F. T. You, S. H. Huang, S. M. Liu, and Y Tao, J. Lumin. 110, 95 (2004).
89. F. T. You, S. H. Huang, S. M. Liu, and Y. Tao, J. Sol. Stat. Chem. 177, 2777 (2004).
90. P. A. Tanner, C. S. K. Mak, W. M. Kwok, D. L. Phillips, and M. F. Joubert, J. Phys. Chem. B 106, 3606 (2002).
91. S. Ye, B. Zhu, J. Luo, J. Chen, G. Lakshminarayana, and J. Qiu, Opt. Express 16, 8989 (2008).
92. W. Strek, P. Deren, and A. Bednarkiewicz, J. Lumin. 87-89, 999 (2000).
93. D. Chen, Y. Wang, Y. Yu, P. Huang, and F. Weng, J. Appl. Phys. 104, 116105 (2008).
94. P. Vergeer, T. J. H. Vlugt, M. H. F. Kox, M. I. den Hertog, J. P. J. M. van der Eerden, and A. Meijerink, Phys. Rev. B 71,014119(2005).
95. Q. Y. Zhang, C. H. Yang, and Y. X. Pan, Appl. Phys. Lett. 90,021107 (2007).
96. Q. Y. Zhang, C. H. Yang, Z. H. Jiang, and X. H. Ji, Appl. Phys. Lett. 90, 061914 (2007).
97. Q. Y. Zhang, C. H. Yang, and Z. H. Jiang, Appl. Phys. Uu. 91,051903 (2007).
98. S. Ye, B. Zhu, J. Chen, J. Luo, and J. R. Qiu, Appl. Phys. Uu. 92, 141112 (2008).
99. J. X. Meng, K. W. Cheah, Z. P. Shi, and J. Q. Li, Appl. Phys. Lett. 91, 151107 (2007).
100. J. Nozik, Chem, Phys. Lett. 457, 3 (2008).
101. M. T. Trinh, A. J. Houtepen, J. M. Schins, T. Hanrath, J. Piris, W. Knulst, A. P. L. M. Goossens, and L. D. A. Siebbeles, Nano Lett. 8, 1713 (2008).
102. M. C. Beard, K. P. Knutsen, P. Yu, J. M. Luther, Q. Song, W. K. Metzger, R. J. Ellingson, and A. J. Nozik, Nano Uu. 7, 2506 (2007).
103. A. Luque, A. Marti, and A. J. Nozik, MRS Bull. 32, 236 (2007).
104. J. M. Luther, M. C. Beard, Q. Song, M. Law, R. J. Ellingson, and A. J. Nozik, Nano Lett. 7, 1779 (2007).
105. J. E. Murphy, M. C. Beard, A. G. Norman, S. P. Ahrenkiel, J. C. Johnson, P. Yu, O. I. Micic, R. J. Ellingson, and A. J. Nozik, J. Am. Chem. Soc. 128, 3241 (2006).
106. J. J. H. Pijpers, E. Hendry, M. T. W. Milder, R. Fanciulli, J. Savolainen, J. L. Herek, D. Vanmaekelbergh, S. Ruhman, D. Mocatta, D. Oron, A. Aharoni, U. Banin, and M. Bonn, J. Phys. Chem. C 111,4146(2007).
107. S. J. Kim, W. J. Kim, A. N. Cartwright, and P. N. Prasad, Appl. Phys. Lett. 92, 191107 (2008).
108. V. I. Klimov, J. A. McGuire, R. D. Schaller, and V. I. Rupasov, Phys. Rev. B 77, 195324 (2008).
109. R. D. Schaller, J. M. Pietryg, and V. I. Klimov, Nano Lett. 7, 3469 (2007).
110. V. I. Klimov, J. Phys. Chem. B 110, 16827 (2006).
111. W. G. J. H. M. van Sark, A. Meijerink, R. E. I. Schropp, J. A. M. van Roosmalen, and E. H. Lysen, Semiconductors 38, 962 (2004).
112. W. G. J. H. M. van Sark, A. Meijerink, R. E. I. Schropp, J. A. M. van Roosmalen, and E. H. Lysen, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 87, 395 (2005).
113. V. Svrcek, A. Slaoui and J. C. Müller, Thin Solid Films 451-452, 384 (2004).
114. M. Stupe, M. Alsalhi, T. Al Saud, A. Almuhanna, and M. H. Nayfeh, Appl. Phys. Lett. 91, 063107 (2007).
115. A. Goetzberger and W. Greubel, Appl. Phys. 14, 123 (1977).
116. K. Barnham, J. L. Marques, J. Hassard, and P. O'Brien, Appl. Phys. Lett. 76, 1197 (2000).
117. A. Schüler, M. Python, M. Valle del Olmo, and E. de Chambrier, Solar Energ. 81, 1159(2007).
118. V. Sholin, J. D. Olson, and S. A. Carter, J. Appl. Phys. 101, 123114 (2007).
119. S. J. Gallagher, B. Norton, and P. C. Eames, Sol. Energy 81, 813 (2007).
120. R. Bose, D. J. Farrell, A. J. Chatten, A. Bilchtemann, and K. W. J. Barnham, Proc. 3rd Photovoltaic Science Applications and Technology Conference (PVSAT-3) March, Durham (2007).
121. W. G. Van Sark, K. W. Barnham, L. H. Slooff, A. J. Chatten, A. Biichtemann, A. Meyer, S. J. Mc. Cormack, R. Koole, D. J. Farrell, R. Bose, E. E. Bende, A. R. Burgers, T. Budel, J. Quilitz, M. Kennedy, T. Meyer, S. H. Wadman, G. P. van Klink, G. van Koten, A. Meijerink, and D. Vanmaekelbergh, Opt. Express 16, 21773 (2008).
122. Y. Liu, W. Chen, S. Wang, and A. G. JoIy, Appl. Phys. Lett. 92, 043901 (2008).
123. Y. Liu, W. Chen, S. Wang, A. G. JoIy, S. Westcott, and B. K. Woo, J. Appl. Phys. 103, 063105 (2008).
124. W. Chen, unpublished.